JP2017183234A - 照射器具、及び、照射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】照射の対象物における輝度ムラの発生を抑制する。
【解決手段】照射器具10は、筐体11と、筐体11内に配置される紫外線を照射する発光部13とを備え、筐体11のうちの紫外線が照射される位置31及び33それぞれに配置されている部分21及び22は、位置31及び33それぞれよりも照射される紫外線量が少ない位置に移動可能に配置されている。例えば、部分21及び22は、筐体11のうちの、発光部13による紫外線の照射方向と反対方向(Z軸負方向)に発光部13から進んだ位置より、照射方向(Z軸正方向)側の部分である。
【選択図】図6

Description

本発明は、照射器具、及び、照射装置に関する。
紫外線等の光を照射する照射装置が、印刷、又は、樹脂若しくは接着剤の硬化等の処理に用いられている。照射装置の光源には、LED(Light Emitting Diode)に代表される半導体発光素子が用いられる。LEDは、従来の発光ランプ等と比較すると指向性の高い発光素子であるため、LEDを用いた照射装置においては照射方向により密度の高い光を照射できる。
特に、紫外線は、樹脂等の劣化や生物への悪影響を招くので、上記処理の対象物以外に不用意に照射されることは好ましくない。そのため、紫外線を照射する照射装置は、一般に、対象物に紫外線を照射する一方で対象物以外に紫外線を照射しない構造(例えば隔壁)を有している(例えば特許文献1参照)。
特開2012−182068号公報
しかしながら、対象物に紫外線等の光を照射する一方で対象物以外に光を照射しない構造を有する照射装置においては、光を照射する領域を比較的狭い領域に絞る必要性から、対象物に照射される光の輝度ムラが生じ得る。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、照射の対象物における輝度ムラの発生を抑制する照射器具及び照射装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る照射器具は、筐体と、前記筐体内に配置される発光素子とを備え、前記筐体のうちの前記発光素子からの光が照射される位置に配置されている部分は、前記照射される位置よりも照射される光量が少ない位置に移動可能に配置されている。
これによれば、照射器具は、筐体のうちの紫外線が照射される位置に配置されている部分があるとすれば遮られるはずの紫外線が、この部分に遮られないで対象物に照射され得る。このように紫外線が対象物に照射されることで、対象物に照射される紫外線量を増加させるとともに対象物に照射される紫外線量のムラの発生を抑制する。よって、照射器具は、照射の対象物における輝度ムラの発生を抑制することができる。
また、前記部分は、前記筐体のうちの、前記発光素子による光の照射方向と反対方向に前記発光素子から進んだ位置より、前記照射方向側の部分であってもよい。
これによれば、照射器具は、筐体のうちの紫外線が照射される位置に配置されている、より寸法が大きい部分を移動させることで、筐体により遮られる紫外線量をより少なくすることができる。
また、前記部分は、前記筐体のうちの、前記発光素子よりも、前記発光素子による光の照射方向に進んだ位置より、前記照射方向側の部分であってもよい。
これによれば、照射器具は、筐体のうちの紫外線が照射される位置に配置されている、より寸法が大きい部分を移動させることで、筐体の機械的強度を低下させずに維持することができる。
また、前記部分は、前記筐体のうち前記部分を除くベース部から前記部分を脱着可能とする脱着機構、前記ベース部に対して前記部分を折り曲げ可能とする曲げ機構、前記ベース部に対して前記部分をスライドさせるスライド機構、及び、前記部分を伸縮させる伸縮機構の少なくとも1つにより移動可能に配置されていてもよい。
これによれば、照射器具は、脱着機構、曲げ機構、スライド機構又は伸縮機構という比較的簡易な構成により、照射の対象物における輝度ムラの発生を抑制することができる。
また、前記発光素子は、紫外線を含む光を照射してもよい。
これによれば、照射器具は、紫外線を用いた印刷、又は、樹脂若しくは接着剤の硬化などの処理のために用いられ得る。照射の対象物における輝度ムラが発生すると、処理の対象物の品質の低下を招く。照明器具は、照射の対象物における輝度ムラの発生を抑制することで、処理の対象物の品質の低下を防ぐことができる。
また、本発明の一態様に係る照射装置は、上記の照射器具を複数備え、複数の前記照射器具のそれぞれは、略同一方向に光を照射する姿勢で連結されており、当該照射器具の前記部分のうち、当該照射器具に連結されている照射器具に隣接する前記部分は、前記照射される位置よりも照射される光量が少ない位置に配置されている。
これによれば、複数の照射器具が連結機構により連結されて構成される照射装置により、照射の対象物の様々な寸法又は形状に対応するとともに、上記照射器具と同様の効果を奏する。特に、照射の対象物のうち、連結された照射器具の境界の近傍に位置する部分に照射される紫外線量を低下させずに維持することができる利点がある。
本発明に係る照射器具及び照射装置は、照射の対象物における輝度ムラの発生を抑制することができる。
本発明の実施の形態に係る照射装置の外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る照射器具の内部構成を示す第一の模式図である。 本発明の実施の形態に係る照射器具の内部構成を示す第二の模式図である。 比較例に係る照射装置の内部構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る照射装置の内部構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る脱着機構の機能を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る曲げ機構の機能を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るスライド機構の機能を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る伸縮機構の機能を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る可動部分の変形例を示す模式図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る照射器具及び照射装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、以下の各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。なお、以降の説明において、参照する図に示されたXYZ軸を用いて説明することがある。また、Z軸正方向を上と表現し、Z軸負方向を下と表現することもある。
(実施の形態)
本実施の形態において、照射の対象物における輝度ムラの発生を抑制する照射装置1について説明する。
図1は、本実施の形態に係る照射装置1の外観を示す斜視図である。
図1に示されるように、照射装置1は、Z軸負方向に光5を照射する照射装置である。照射装置1は、外部から電力を供給され、供給された電力を用いて光5を照射する。光5は、例えば紫外線であり、照射装置1は、紫外線を用いて、印刷、又は、樹脂若しくは接着剤の硬化などの処理を対象物81に施す装置として用いられる。なお、光5が紫外線であるとして以降の説明を行うが、光5は、他の波長の光、例えば可視光線であってもよい。
照射装置1は、それぞれがZ軸負方向に光5を照射する複数の照射器具10A、10B及び10Cが連結されることで構成されている。照射器具10A、10B及び10Cそれぞれは、互いに異なる照射器具であってもよいし、同じ照射器具であってもよい。以降では、照射器具10A、10B及び10Cそれぞれが同じ照射器具である場合を説明する。なお、照射器具10A、10B及び10Cそれぞれのことを照射器具10と表現することもある。
照射器具10の筐体11内には、発光素子が配置されており、発光素子が発光により熱を発生させる。筐体11内には、気体6が導入口26から導入され、発光素子が発光により発生させる熱を奪った後、排出口27から気体8として排出される。なお、気体6の成分は、どのようなものであってもよく、例えば、窒素約80%、酸素約20%、微量のアルゴン及び二酸化炭素などを含む空気であってもよい。また、ボンベ等に封入された空気、又は、窒素など所定の気体成分を含む気体を用いることもできる。
図2は、本実施の形態に係る照射器具10の内部構成を示す第一の模式図である。図3は、本実施の形態に係る照射器具10の内部構成を示す第二の模式図である。図2及び図3を参照しながら、照射器具10の内部構成を説明する。
照射器具10は、筐体11と、発光部13と、基板15と、ヒートシンク17と、ファン19と、カバー25と、導入口26と、排出口27とを備える。
筐体11は、内部に照射器具10の構成要素を収容する筐体である。筐体11の材質は、金属又は合成樹脂などの剛性部材である。筐体11の材質として熱伝導度が比較的高い金属(アルミニウム、銅など)を用いると、筐体11による熱伝導及び放射により照射器具10内部の高温化を防ぐ効果が高められる。筐体11には、導入口26及び排出口27が設けられている。筐体11は、例えば、Z軸方向を軸方向とする柱体であり、導入口26が上面(Z軸正方向側の底面)に配置され、排出口27が側面に配置される。
また、筐体11は、筐体11の側面のうちの一の部分であって発光部13からの光5が照射される位置に配置されている部分である可動部分21及び23が、移動可能に配置されている。可動部分21及び23は、筐体11のうちの一部として配置される位置から、その位置よりも照射される光5の光量が少ない位置に移動可能に配置されている。筐体11は、可動部分21及び23を移動させる機構を有する。なお、上記において、「光が照射される位置」とは、発光素子からの直接光が照射される位置、及び、その直接光の光路の延長上の位置である。
可動部分21及び23が移動可能に配置されていることで、発光部13が照射する光5の一部が可動部分21及び23により遮られることがなくなり、対象物81に照射される光5の光量を増大させることができる利点がある。筐体11のうち、可動部分21及び23を除く部分をベース部12ともいう。可動部分21及び23を移動させる機構については後で詳しく説明する。なお、上記において「光を遮る」との表現は、照射された光の一部又は全部を、その光路の延長線上に進行させないことの他、反射などにより、その光路とは異なる光路に進行させることも含む。言い換えれば、「光を遮る」との表現は、完全な遮光(不透過)、及び、完全ではない遮光(半透過)を含み、また、完全な反射(全反射)、及び、完全でない反射(半反射)を含む概念である。以降でも同様とする。
なお、可動部分21及び23は、筐体11のうちの、発光部13による光5の照射方向と反対方向(Z軸正方向)に発光部13から進んだ位置より、照射方向(Z軸負方向)側の部分である。これにより、発光部13からの光5が可動部分21及び23に全く照射されない位置にまで、可動部分21及び23を移動させることができる。このようにすることで、発光部13が照射する光5が可動部分21及び23により遮られることをなくすことができる利点がある。なお、可動部分21及び23の他の形態について後で説明する。
発光部13は、供給される電力により光を発する発光素子を含む発光部である。発光部13は、発光素子として、半導体発光素子、より具体的にはLEDを有する。また、発光部13が照射する光5は、例えば紫外線である。発光部13は、発光により熱を発する。発光部13が発生させた熱は、基板15を介してヒートシンク17に伝達され放熱される。
基板15は、発光部13が配置される基板である。基板15は、筐体11の内壁に固定される板体であり、熱伝導度が比較的高い金属(例えば、銅又はアルミニウム)、又は、セラミック等により構成される。基板15は、発光部13が発する熱を伝達され、その熱をヒートシンク17に伝達する。
ヒートシンク17は、発光部13が発生させた熱を気体に放熱するための放熱部材である。ヒートシンク17は、例えば複数のフィンを有し、表面積を比較的大きくすることで放熱効率を向上している。ヒートシンク17は、放熱機構に相当する。なお、ヒートシンク17は、あくまで、放熱機構の一例であり、発光部13が発生させた熱を外部に移動させる(放熱する)ものをヒートシンク17の代わりに採用してもよい。
ファン19は、ヒートシンク17に風7を送る送風器である。ファン19は、供給される電力によりプロペラを回転させることで風7を生成する。ファン19は、Z軸方向にヒートシンク17に並んで配置されており、生成する風7がヒートシンク17に当たる位置及び向きで筐体11内に固定されて配置されている。
カバー25は、照射装置1を、光5の照射方向側から覆うカバー部材である。カバー25は、筐体11の下面に相当する位置に配置される。カバー25の材質は、透光性の合成樹脂又はガラスなどである。
導入口26は、筐体11内に気体6が導入される導入口である。導入口26には例えばフィルタが設けられており、ほこりなどの異物が筐体11内に導入されることを防止する。
排出口27は、筐体11内から気体8が排出される排出口である。気体8は、発光部13が発する熱を奪うことで熱せられた気体である。排出口27は、筐体11の側面に設けられてもよいし、筐体11の下面に相当する位置に設けられてもよい。
照射器具10は、単体で、供給される電力を用いて発光するとともに、発光により発生させた熱を適切に放熱するように上記のように設計されている。そして、照射の対象物81の寸法又は形状に応じて照射器具10を連結することで構成される照射装置1は、光5を照射する領域を、連結の仕方により照射の対象物81に応じて変更することができる。
ここで、照射器具10を連結する場合に生じ得る事象について、比較例に係る照射器具における場合と比較しながら説明する。
図4は、比較例に係る照射装置100の内部構成を示す模式図である。ここで、比較例に係る照射装置100は、照射器具110A、110B及び110C(以降、「照射器具110A等」と表記)が連結されて構成されるものであり、照射器具110A等は、それぞれの筐体111が可動部分(照射器具10の可動部分21及び23に相当する部分)を有しない照射器具のことである。
図4に示されるように、照射装置100が対象物81に向けて光5を照射するとき、照射器具110A等それぞれの筐体111のうちの発光部13からの光5が照射される部分が、その光5を遮る。より特定的には、筐体111のうちの発光部13からの光5が照射される部分のうち、隣接する照射器具が存在する部分121が、部分121に照射される光5を遮る。よって、対象物81のうち部分121の近傍に配置されている部分83に照射される光5の光量は、他の部分に比べて少なくなる。その結果、部分83には光5が充分に照射されず、部分83に対する印刷等の処理が充分に施されない。なお、部分121に、隣接する照射器具を接続する透光性のない(又は比較的小さい)接続部品(不図示)を含む場合にも同様である。
図5は、本実施の形態に係る照射装置1の内部構成を示す模式図である。
図5に示されるように、照射装置1を構成する照射器具10A、10B及び10C(以降、「照射器具10A等」と表記)の筐体11のうち、可動部分21及び23がベース部12から離脱しているところがある。より特定的には、筐体11のうちの発光部13からの光5が照射される可動部分21及び23のうち、隣接する照射器具が存在する可動部分21及び23がベース部12から離脱している。言い換えれば、筐体11のうちの発光部13からの光5が照射される位置に配置されている可動部分21及び23のうち、連結されている照射器具に隣接する可動部分21及び23が、上記照射される位置よりも照射される光5の光量が少ない位置に移動されている。これにより、仮に上記照射される位置に可動部分21及び23が位置しているとすれば遮られるはずの光5が、遮られることなく対象物81に照射される。その結果、対象物81に充分な光5が照射され、言い換えれば、充分に光5が照射されない部分(図4における部分83に相当する部分)が生じることが抑制される。
また、筐体11のうちの発光部13からの光5が照射される可動部分21及び23のうち、隣接する照射器具が存在しない可動部分21及び23は、ベース部12に接続されている。上記可動部分21及び23は、発光部13からの光5が、対象物81と異なる方向へ照射されることを防止するための隔壁として機能する。これにより、照射装置1は、紫外線が不用意に外部に照射されることを防止することができる。 以降において、可動部分21及び23を移動させる機構について具体的に説明する。可動部分21及び23を移動させる機構は、具体的には、脱着機構、曲げ機構、スライド機構、及び、伸縮機構の少なくとも1つを含む。
図6は、本実施の形態に係る脱着機構の機能を示す模式図である。
図6に示される脱着機構41と42とは、それぞれ、可動部分21と、ベース部12とに設けられた脱着機構である。脱着機構41と42とは、係合又は嵌合などにより互いに接続可能かつ離脱可能な形状を有する。
可動部分21は、脱着機構41及び42によりベース部12に接続される位置31に配置されているときには、筐体11の一部として機能する。このとき、発光部13からの光5は、可動部分21に照射され、可動部分21に遮られる。
また、可動部分21は、脱着機構41及び42によりベース部12から離脱されると、位置31と異なる位置に移動可能となる。これにより、可動部分21は、ベース部12から離れた位置に移動可能である。このとき、発光部13から可動部分21に照射される光5の光量は、可動部分21が位置31に配置されているときより少ない。また、光5が全く照射されない位置にまで可動部分21が移動すれば、可動部分21に照射される光5の光量はゼロとなり、可動部分21は、光5を全く遮らない。
なお、図6に示される脱着機構43と44とは、それぞれ、可動部分23と、筐体11とに設けられた脱着機構であり、その機能は、脱着機構41及び42と同様である。
このように、可動部分21及び23は、脱着機構41、42、43及び44により、筐体11の一部として配置される位置31及び33から、その位置よりも照射される光5の光量が少ない位置に移動可能である。
図7は、本実施の形態に係る曲げ機構の機能を示す模式図である。
図7に示される曲げ機構51は、可動部分21とベース部12とに接続された曲げ機構である。曲げ機構51は、可動部分21の一端と、ベース部12の一端とに接続され、曲げ機構51が内部に有する軸を回動軸としてベース部12に対して可動部分21を回動させる。言い換えれば、ベース部12が、曲げ機構51により、ベース部12に対して可動部分21を回動自在に軸支している。曲げ機構51は、例えば、蝶番、柔軟性のある樹脂、ゴム等である。
可動部分21は、曲げ機構51によりベース部12に接続される位置31に配置されているときには、筐体11の一部として機能する。このとき、発光部13からの光5は、可動部分21に照射され、可動部分21に遮られる。
また、可動部分21は、曲げ機構51により回動されて、位置31と異なる位置に移動可能である。可動部分21が位置31と異なる位置に配置されていると、発光部13から可動部分21に照射される光5の光量は、可動部分21が位置31に配置されているときより少ない。また、曲げ機構51により、光5が全く照射されない位置にまで可動部分21が移動すれば、可動部分21に照射される光5の光量はゼロとなり、可動部分21は、光5を全く遮らない。
なお、図7に示される曲げ機構53は、可動部分23と、ベース部12とを接続する曲げ機構であり、その機能は、曲げ機構51と同様である。
このように、可動部分21及び23は、曲げ機構51及び53により、筐体11の一部として配置される位置31及び33から、その位置よりも照射される光5の光量が少ない位置に移動可能である。
図8は、本実施の形態に係るスライド機構の機能を示す模式図である。
図8に示されるスライド機構61は、可動部分21を、ベース部12の外面に沿ってスライドさせるスライド機構である。スライド機構61は、例えば、筐体11の外面にZ軸方向に延設されたレール(不図示)を有し、可動部分21をベース部12の外面に沿ってZ軸正方向へレールに案内されながらスライドさせる。
可動部分21は、ベース部12に接続される位置31に配置されているときには、筐体11の一部として機能する。このとき、発光部13からの光5は、可動部分21に照射され、可動部分21に遮られる。
また、可動部分21は、スライド機構61によりスライドされて、位置31と異なる位置に移動可能である。可動部分21が位置31と異なる位置に配置されていると、発光部13からの可動部分21に照射される光5の光量は、可動部分21が位置31に配置されているときより少ない。また、スライド機構61により、光5が全く照射されない位置にまで可動部分21が移動すれば、可動部分21に照射される光5の光量はゼロとなり、可動部分21は、光5を全く遮らない。
なお、図8に示されるスライド機構63は、可動部分23を、ベース部12の外面に沿ってスライドさせるスライド機構であり、その機能は、スライド機構61と同様である。
このように、可動部分21及び23は、スライド機構61及び63により、筐体11の一部として配置される位置31及び33から、その位置よりも照射される光5の光量が少ない位置に移動可能である。
図9は、本実施の形態に係る伸縮機構の機能を示す模式図である。
図9に示される伸縮機構71は、ベース部12の端部に接続された可動部分21を、Z軸方向に伸縮させる伸縮機構である。伸縮機構71は、例えば可動部分21を複数の部分に分割し、分割された各部分を折りたたむことで可動部分21のZ軸方向の長さを縮め、また、各部分を直線状に配置することで可動部分21のZ軸方向の長さを伸ばす。なお、伸縮機構71は、上記の他にも、可動部分21が柔軟性のある部材である場合に可動部分21をZ軸正方向に巻き取ることで可動部分21を伸縮させる機構であってもよい。
可動部分21は、ベース部12に接続される位置31に配置されているときには、筐体11の一部として機能する。このとき、発光部13からの光5は、可動部分21に照射され、可動部分21に遮られる。
また、可動部分21は、伸縮機構71により縮められて、位置31と異なる位置に移動可能である。可動部分21が位置31と異なる位置に配置されていると、発光部13からの可動部分21に照射される光5の光量は、可動部分21が位置31に配置されているときより少ない。
なお、図9に示される伸縮機構73は、可動部分23を、Z軸方向に伸縮させる伸縮機構であり、その機能は、伸縮機構71と同様である。
このように、可動部分21及び23は、伸縮機構71及び73により、筐体11のうちの一部として配置される位置31及び33から、その位置よりも照射される光5の光量が少ない位置に移動可能である。
以降において、可動部分21及び23の変形例について説明する。
図10は、本実施の形態に係る可動部分21及び23の変形例(可動部分21A及び23A)を示す模式図である。
図10に示される照射器具10Dは、照射器具10と同様、発光部13と、基板15と、ヒートシンク17と、ファン19と、カバー25と、導入口26と、排出口27とを備える。これらの機能は、照射器具10におけるものと同様であるので説明を省略する。
また、照射器具10Dは、筐体11Aを備える。筐体11Aは、照射器具10と同様であるが、ベース部12Aと可動部分21A及び23Aとの境界の位置が照射器具10と異なる。
可動部分21A及び23Aは、筐体11Aのうちの、発光部13よりも、発光部13による光5の照射方向(Z軸負方向)に進んだ位置より、照射方向側の部分である。可動部分21A及び23Aを移動させる機構は、照射器具10と同様に、脱着機構、曲げ機構、スライド機構、及び、伸縮機構の少なくとも1つを含む。
筐体11Aのうちベース部12Aが占める大きさは、照射器具10の筐体11のうちベース部12が占める大きさより大きい。これにより、筐体11Aの強度を、筐体11より強くすることができる利点がある。
本発明は、照射の対象物における輝度ムラの発生を抑制する照射器具及び照射装置に適用できる。具体的には、印刷、又は、樹脂若しくは接着剤の硬化などのために紫外線などの光を照射する照射器具及び照射装置等に適用できる。
1、100 照射装置
5 光
6、8 気体
7 風
10、10A、10B、10C、10D、110A、110B、110C 照射器具
11、11A、111 筐体
12、12A ベース部
13 発光部
15 基板
17 ヒートシンク
19 ファン
21、21A、23、23A 可動部分
83、121 部分
25 カバー
26 導入口
27 排出口
31、33 位置
41、42、43、44 脱着機構
51、53 曲げ機構
61、63 スライド機構
71、73 伸縮機構
81 対象物

Claims (6)

  1. 筐体と、
    前記筐体内に配置される発光素子とを備え、
    前記筐体のうちの前記発光素子からの光が照射される位置に配置されている部分は、前記照射される位置よりも照射される光量が少ない位置に移動可能に配置されている
    照射器具。
  2. 前記部分は、前記筐体のうちの、前記発光素子による光の照射方向と反対方向に前記発光素子から進んだ位置より、前記照射方向側の部分である
    請求項1に記載の照射器具。
  3. 前記部分は、前記筐体のうちの、前記発光素子よりも、前記発光素子による光の照射方向に進んだ位置より、前記照射方向側の部分である
    請求項1に記載の照射器具。
  4. 前記部分は、前記筐体のうち前記部分を除くベース部から前記部分を脱着可能とする脱着機構、前記ベース部に対して前記部分を折り曲げ可能とする曲げ機構、前記ベース部に対して前記部分をスライドさせるスライド機構、及び、前記部分を伸縮させる伸縮機構の少なくとも1つにより移動可能に配置されている
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の照射器具。
  5. 前記発光素子は、紫外線を含む光を照射する
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の照射器具。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の照射器具を複数備え、
    複数の前記照射器具のそれぞれは、
    略同一方向に光を照射する姿勢で連結されており、
    当該照射器具の前記部分のうち、当該照射器具に連結されている照射器具に隣接する前記部分は、前記照射される位置よりも照射される光量が少ない位置に配置されている
    照射装置。
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